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편집자 주
다행히 2024 YR4가 지구와 부딪힐 가능성은 거의 0%에 수렴했다. 하지만 지금도 언제 어디서 지구를 덮칠 소행성이 등장할지 모른다. 그 순간을 위해 과학자들은 ‘행성 방어 학회(Planetary Defense Initiative Exercise)’를 통해 소행성으로부터 지구를 지키는 방법을 연구 중이다. 대표적인 4가지 방법을 소개한다.
중력 트랙터 방식은 우주선을 소행성 근처에 배치한 뒤 우주선과 소행성 간의 미세한 중력 상호작용을 이용해 소행성의 궤도를 서서히 변경하는 방법이다.
이 방식은 2005년 미국항공우주국(NASA) 존슨우주센터의 에드워드 루와 스탠리 러브 연구원이 처음 제안했다. 중력 트랙터 방식은 소행성에 직접적인 충격을 주는 방식이 아니기 때문에 암석형 소행성뿐만 아니라 자갈 더미형 소행성, 빠르게 회전하는 소행성에도 사용할 수 있다.
그러나 우주선이 소행성 근처에서 수년에서 수십 년 동안 유지돼야 하기 때문에 운용 비용이 매우 비싸 선호되진 않는다. 특히, 우주선이 연료를 지속적으로 소모하면서 소행성과의 거리와 자세를 정밀하게 조절해야 해 장기적인 임무 수행이 필수적이다.
운동 충격체 방식은 우주선을 소행성과 충돌시켜 운동량을 전달함으로써 소행성의 궤도를 변경하는 방법이다.
이 방식은 핵을 사용하지 않는 방식 중 가장 성공 확률이 높은 기술이다. 2022년 NASA의 다트(DART·Double Asteroid Redirection Test) 임무를 통해 가능하다는 것이 실제로도 검증됐다. 소행성에 직접 충돌하는 방식이라 정밀한 궤도 계산이 가능하고, 폭발로 인한 예측 불가능한 변수를 줄일 수 있다.
그러나 소행성이 너무 크거나 내부 구조가 예상과 다르면 궤도 변경 효과가 미미할 수 있다. NASA는 2007년 연구에서 운동 충격체 방식이 핵을 사용하지 않는 비핵 방법 중 가장 신뢰할 수 있는 해결책이며, 소형 단일 소행성(NEO)의 궤도 변경에 사용할 수 있다고 평가했다.
공중 핵폭발 방식은 소행성 표면에서 일정 거리 떨어진 곳에서 인공적으로 핵폭발을 일으키고 그 충격으로 소행성의 궤도를 변경하는 방법이다.
이 방식은 핵폭발로 발생하는 X선과 중성자가 소행성 표면을 가열하고, 증발된 물질이 방출되면서 반작용으로 소행성이 밀려나는 원리를 이용한다. 지름 1km 이상의 대형 소행성에도 적용 가능하며, 짧은 시간 내에 강한 영향을 미칠 수 있다.
하지만 핵폭발을 우주에서 일으키는 것은 군사적, 환경적 문제로 아직 국제법상 허가되지 않은, 향후 논의가 필요한 문제다. 김 책임연구원은 “행성 방어 학회에서도 핵폭발 방식에 대해서는 기술적 논의보단, 우주에서 핵을 사용하는 것이 옳은가하는 윤리적 논의를 더 심도 있게 펼친다”고 설명했다.
레이저 증발 방식은 강력한 레이저로 소행성 표면을 가열해 물질을 증발시키고, 이때 발생하는 반작용을 이용해 소행성의 궤도를 변경하는 방법이다. 소행성의 구성이나 자전 속도에 관계없이 적용할 수 있으며, 파편이 발생할 위험이 적다.
현재 미국 캘리포니아대 산타바바라 실험 우주 물리학 그룹은 DE-STAR 프로젝트를 통해 태양광 기반의 우주 레이저 어레이 시스템을 연구하고 있다. 연구팀은 이를 소행성 방어뿐만 아니라 우주 쓰레기 제거, 우주선 추진 등 다양한 분야에 활용하는 가능성을 검토 중이다. 그러나 소행성을 가열해 궤도를 변경하려면 강력한 레이저 시스템과 지속적인 에너지 공급이 필요해 막대한 비용이 든다. 또 효과를 보려면 장기간 지속적으로 레이저를 조사해야 하므로, 즉각적인 대응이 어렵다는 단점이 있다.
